Células-tronco e medicina plástica regenerativa

Atualmente, poucos praticantes estão conscientes do desenvolvimento de uma nova direção no tratamento de doenças incuráveis pela medicina tradicional e não tradicional. Trata-se de medicina plasmática regenerativa, com base no uso do potencial regenerativo das células-tronco. Em torno da direção do desenvolvimento, surgiu uma discussão científica sem precedentes e um hullabaloo pseudocientífico, criado em grande parte pela hipérbole da informação da World Wide Web. Em um curto espaço de tempo, estudos laboratoriais das possibilidades terapêuticas das células-tronco ultrapassaram os limites do experimento e começaram a ser ativamente introduzidos na medicina prática, o que causou muitos problemas de plano científico, ético, religioso, legal e legislativo. As instituições estatais e públicas não estavam claramente prontas para a velocidade da transição de células-tronco de placas de petri para sistemas de administração intravenosa, o que não beneficia tanto a sociedade como um todo e uma pessoa que sofreu particular. Em uma quantidade inimaginável e qualidade de informação sobre as possibilidades das células-tronco, não é fácil entender os especialistas (o que em geral não é, porque todos estão tentando aprender uma nova ciência de forma independente), para não mencionar os médicos que não estão diretamente envolvidos na medicina plasmática regenerativa.

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Por que precisamos de tais experiências e eles precisam de alguma coisa?

À primeira vista, a criação de quimeras interespecíficas celulares é fruto de uma fantasia irrestrita de um cientista-fanático que se esqueceu da bioética. No entanto, essa abordagem expandiu significativamente nosso conhecimento fundamental da embriogênese, uma vez que nos permitiu contar o número de células necessárias para organogênese (formação do fígado, cérebro, pele, órgãos do sistema imunológico). Além disso (talvez esta seja a principal coisa na biologia do ESC), os geneticistas têm à sua disposição uma ferramenta única com a qual a quimerização de embriões pode estabelecer o propósito funcional dos genes. Primeiro, a técnica especial de duplo nocaute no ESC é "desativada" o par de genes sob investigação. Então, esses ESCs são injetados no blastocisto e monitoram as mudanças que ocorrem no corpo do embrião quimérico em desenvolvimento. Assim, foram estabelecidas as funções dos genes sf-1 (desenvolvimento dos órgãos adrenais e genitais), urt-l (brotação do rim), muD (desenvolvimento de músculos esqueléticos), gata-l-4 (colocação de eritro e linfopoiese). Além disso, no ESC de animais de laboratório, é possível introduzir (transfectados) genes humanos ainda não estudados para determinar sua função com a ajuda de um embrião quimérico.

Mas, como regra geral, a justificativa do experimento, ao obter novos conhecimentos fundamentais, não atende ao suporte de um público amplo. Deixe-nos dar um exemplo de um valor aplicado de quimerização com a ajuda de ESC. Em primeiro lugar, trata-se do xenotransplante, isto é, transplante os órgãos de um animal para humanos. Teoricamente, a criação de quimeras celulares de células de porco humano possibilita obter um animal muito mais próximo em características antigênicas para um doador de ESC, que em várias situações clínicas (diabetes mellitus, cirrose) pode salvar a vida de uma pessoa doente. É verdade que, para isso, você deve primeiro aprender a retornar a propriedade da totipotência ao genoma de uma célula somática madura, após o que pode ser introduzida no embrião de porco em desenvolvimento.

Hoje, a propriedade de ESC em condições especiais de cultura é praticamente usada infinitamente para gerar massa celular totipotente, com sua subseqüente diferenciação em células especializadas, por exemplo, neurônios dopaminérgicos, que são então transplantados para um paciente com doença de Parkinson. Neste caso, o transplante é necessariamente precedido por uma diferenciação direcionada da massa celular resultante nas células especializadas necessárias para o tratamento e a purificação destes últimos a partir de elementos celulares indiferenciados.

Como aconteceu mais tarde, a ameaça de carcinogênese não foi o único obstáculo no transplante de células. Espontaneamente, os ESCs nos corpos embrióides são diferenciados de forma heterogênea, ou seja, eles formam derivados das mais diversas linhas celulares (neurônios, queratinócitos, fibroblastos, endoteliocitos). No campo de visão do microscópio, neste caso, entre as células de vários fenótipos, os cardiomiócitos são distinguidos, cada um dos quais se contraiu no ritmo. No entanto, para o tratamento de um paciente, é necessário ter populações de células puras: neurônios - com acidente vascular cerebral, cardiomiócitos - com infarto do miocárdio, células β pancreáticas - com diabetes mellitus, queratinócitos - com queimaduras, etc.

O próximo estágio no desenvolvimento de transplantologia celular foi relacionado ao desenvolvimento de tecnologias para obter um número suficiente (milhões de células) dessas populações celulares puras. A busca de fatores que causam a diferenciação direcional de ESCs foi de natureza empírica, já que a sequência de síntese durante o processo de embriogênese permaneceu desconhecida. Primeiro, verificou-se que a formação do saco vitelino é induzida pela adição de AMPc e ácido retinoico à cultura. Linhas de células hematopoiéticas formado quando o meio de 1L-3, factor de crescimento de cultura de fibroblastos de SCF (FGH), factor de crescimento semelhante à insulina (IGF-1), factor de 1L-6 e granulócito estimulante de colónias (G-CSF). As células do sistema nervoso foram formadas a partir do ESC após a remoção de LIF e uma camada de fibroblastos atuando como alimentador. Após o tratamento com ácido retinóico, na presença de soro fetal de vitelo ESK começou a diferenciar-se em neurónios e os cardiomiócitos foram preparados através da adição de sulfóxido de dimetilo (DMSO), que permite a entrega direcionada de moléculas de sinalização hidrófobos para o núcleo da célula. Assim, a acumulação, no meio de cultura de espécies reactivas de oxigénio, bem como estimulação eléctrica formação promovido de cardiomiócitos contrácteis maduros.

Grandes forças e meios foram gastos na busca de condições para a diferenciação de ESC em células pancreáticas produtoras de insulina. No entanto, logo ficou claro que uma série de linhas celulares especializadas das células β pancreáticas, sistemas imunológicos e endócrinos, adipócitos) não surgem dos ESCs quando estimulados pelo princípio de "um fator estimulante - uma linha celular". Este princípio revelou-se válido apenas para um número limitado de linhas celulares. Em particular, a formação de neurônios pode ser induzida por ácido retinóico, células musculares pelo fator de crescimento transformante-β (TSP-β), linhas eritróides - 1L-6, linhagem monocitária-mieloide-1L-3. E os efeitos desses fatores na diferenciação de ESC foram estritamente dependentes da dose.

Entraram numa fase de factor de combinações de crescimento de pesquisa que promovem CES nas fases posteriores do desenvolvimento embrionário, para formar a mesoderme (a fonte de cardiomiócitos, músculo esquelético, túbulo epitelial, mieloeritropoeza e células do músculo liso), ectoderme (epiderme, neurónios, retina) e endoderme (o epitélio do intestino delgado e glândulas secretoras, pneumócitos). Natureza, como se fosse pesquisadores forçado a avançar no caminho da embriogênese, repetindo seus passos numa placa de Petri, tornando-se impossível obter imediatamente e facilmente o resultado desejado. E essas combinações de fatores de crescimento foram encontradas. Activina A em combinação com TGF-β provou ser um potente estimulador da formação de células mesodérmicas hESCs, enquanto bloqueia a ento- desenvolvimento e ectoderme. O ácido retinóico, assim como uma combinação de sinais de proteína morfogenética de medula óssea (BMP-4) e factor de crescimento epidérmico (EGF) é activado processos de células ecto- e mesoderme, parando o desenvolvimento da endoderme. Crescimento intensivo de células de todas as três camadas germinais é observado com exposição simultânea a CES dois factores - o factor de crescimento de hepatócitos (NGF), e factor de crescimento de nervo.

Deste modo, para linhas de células relevantes deve primeiro transferir células estaminais embrionárias no passo de formação de quaisquer células camada germinal, e, em seguida, seleccionar uma nova combinação de factores de crescimento capazes de induzir a diferenciao dirigida de ectoparasitas, meso e endodérmica em células especializadas necessários para o transplante paciente. O número de combinações de fatores de crescimento de hoje na casa dos milhares, a maioria deles são patenteados, alguns não foram divulgados empresas de biotecnologia.

Foi a vez do estágio de purificação das células obtidas a partir de impurezas celulares indiferenciadas. As células diferenciadas em cultura foram marcadas com marcadores de linhas celulares maduras e passaram através de um classificador imunofenotípico a laser de alta velocidade. O raio laser encontrou-os em um fluxo celular comum e dirigido ao longo de um caminho separado. O material celular purificado obtido foi primeiro obtido por animais de laboratório. É hora de avaliar a eficácia do uso de derivados de ESK em modelos de doenças e processos patológicos. Um desses modelos foi a doença experimental de Parkinson, que é bem reproduzida em animais com compostos químicos que destroem os neurônios dopaminérgicos. Como a doença subjacente em seres humanos é o déficit adquirido de neurônios dopaminérgicos, o uso da terapia celular de reposição neste caso foi patogeneticamente justificado. Em animais com hemiparkinsonismo experimental, cerca de metade dos neurônios dopaminérgicos derivados do ESC e inseridos nas estruturas do cérebro sobreviveram. Isso foi suficiente para reduzir significativamente as manifestações clínicas da doença. As tentativas de restaurar a função das estruturas danificadas do SNC durante o acidente vascular cerebral experimental, o trauma e até mesmo as fraturas da medula espinhal foram bem sucedidas.

No entanto, deve notar-se que quase todos os casos de aplicação bem sucedida de derivados diferenciados do ESC para corrigir a patologia experimental foram realizados no período agudo da situação patológica simulada. Os resultados a longo prazo do tratamento não foram tão reconfortantes: após 8 a 16 meses, o efeito positivo do transplante celular desapareceu ou diminuiu drasticamente. Os motivos para isso são bastante compreensíveis. A diferenciação de células transplantadas in vitro ou in loco morbi conduz inevitavelmente à expressão de marcadores celulares de alienação genética, o que provoca um ataque imune do organismo receptor. Para resolver o problema da incompatibilidade imunológica, utilizou-se a imunossupressão tradicional, em paralelo com o qual os ensaios clínicos começaram a perceber o potencial de transdiferenciação e correção genética de células estaminais hematopoiéticas e mesenquimais autólogas que não causam conflito imune.

O que é medicina regenerativa-plástica?

A evolução identificou duas opções básicas para a conclusão da vida celular - necrose e apoptose, que no nível do tecido estão associadas à proliferação e regeneração. Proliferação pode ser considerado como uma espécie de sacrifício, quando o enchimento do defeito do tecido danificado ocorre devido à sua substituição por elementos conectivos: a manutenção da integridade estrutural, a parte do corpo tenha perdido a função do órgão afectado, que determina o desenvolvimento subsequente de resposta compensatória a hipertrofia ou hiperplasia estrutural e os elementos funcionais do restante não danificado. Período de compensação do comprimento depende da quantidade de lesões estruturais provocadas por alteração primária e factores secundários, em seguida, na maioria dos casos ocorre descompensação, a deterioração acentuada e encurtamento da vida humana. Regeneração proporciona os processos de remodelação fisiológicas, isto é, a substituição de envelhecimento e morrendo no mecanismo de morte de células natural (apoptose) de células com novas, derivadas a partir de reservas de células-tronco do corpo humano. Nos processos de regeneração reparativa são também envolver recursos haste espaços celulares que, no entanto, são mobilizados em condições patológicas associadas com uma doença ou lesão do tecido que iniciam a morte celular por mecanismos necróticas.

Atenção de cientistas, médicos, imprensa, televisão, e o público para o problema de estudar a biologia das células-tronco embrionárias (CES) são devidos, sobretudo, elevado potencial da célula, ou como chamamos, o tratamento regenerativo e plástico. Os métodos de formulação para o tratamento de doenças humanas graves (patologia degenerativa do sistema nervoso central, cerebral e lesão da medula espinal, doença de Alzheimer e de Parkinson, esclerose múltipla, enfarte do miocárdio, hipertensão, diabetes, doenças auto-imunes e leucemias, queimar doença e processos neoplásicos constitui longe não uma lista completa deles) possuem propriedades únicas das células-tronco, que permitem a criação de novos tecidos em troca, como se pensava anteriormente, zonas de tecido irreversivelmente danificadas No corpo doente.

O progresso dos estudos teóricos sobre a biologia das células estaminais nos últimos 10 anos foi realizado por tendências emergentes espontâneas na emergente medicina regenerativa e plástica, cuja metodologia não é totalmente sistematizada, mas também precisa dela. O primeiro e mais rápido desenvolvimento do campo de uso prático do potencial regenerativo das células estaminais tornou-se a terapia plasmática regenerativa de substituição. O seu caminho é facilmente rastreado na literatura científica - desde experimentos em animais com necrose miocárdica até trabalhos recentes destinados a restaurar o déficit pós-infarto de cardiomiócitos ou a reabastecer as perdas de células β do pâncreas e neurônios dopaminérgicos do sistema nervoso central.

Transplante de células

A base do medicamento regenerativo-plástico de substituição é o transplante de células. Este último deve ser definido como um complexo de medidas médicas em que, por um curto ou longo período, o organismo do paciente tem contato direto com células viáveis de origem auto, alo, iso ou xenogênica. O meio de transplante celular é uma suspensão de células-tronco ou seus derivados, padronizados pelo número de unidades de transplante. A unidade de transplante é a proporção do número de unidades formadoras de colônias em cultura para o número total de células transplantadas. Métodos de realização do transplante celular: injeção intravenosa, intraperitoneal, subcutânea de uma suspensão de células estaminais ou seus derivados; injeção de uma suspensão de células-tronco ou seus derivados nos ventrículos do cérebro, vasos linfáticos ou líquido cefalorraquidiano.

No transplante de células autônomas e autólogas, são utilizadas duas abordagens metodológicas fundamentalmente diferentes para a realização do potencial plurino, multi-ou pluripotencial de células-tronco - in vivo ou in vitro -. No primeiro caso, a introdução de células-tronco em um organismo doente é realizada sem a sua diferenciação preliminar, na segunda - após a multiplicação em cultura, diferenciação direta e purificação a partir de elementos indiferenciados. Entre os vários métodos de terapia celular substitutiva, distinguem-se claramente três grupos de métodos: substituição da medula óssea e células sanguíneas, substituição de células de órgãos e tecidos moles, substituição de elementos rígidos e sólidos do corpo (cartilagem, osso, tendões, válvulas cardíacas e vasos de tipo capacitivo). A última direção deve ser definida como medicina reconstrutiva-regenerativa, uma vez que o potencial de diferenciação de células-tronco é realizado em uma matriz - uma estrutura biologicamente inerte ou absorvível que possui a forma de uma parte substituível do corpo.

Outra maneira de aumentar a intensidade da regeneração e os processos plásticos nos tecidos afetados é a mobilização dos próprios recursos de tronco do paciente usando fatores de crescimento exógenos, como fatores estimulantes de colônias de granulócitos e granulócitos e macrófagos. Neste caso, a ruptura das conexões estromal conduz a um aumento no rendimento das células estaminais hematopoiéticas na corrente sanguínea total, que na zona de danos nos tecidos fornece processos de regeneração devido à sua plasticidade inerente.

Assim, os métodos da medicina regenerativa visam estimular os processos de restauração da função perdida - seja através da mobilização das próprias reservas de tronco do organismo doente, seja pela introdução de material celular alogênico.

Um importante resultado prático da descoberta de células estaminais embrionárias é a clonagem terapêutica, com base na compreensão dos mecanismos desencadeantes da embriogênese. Se o sinal original para o início da embriogênese é um conjunto de pré-ARNm, que é no citoplasma do oócito, a introdução do núcleo de células somáticas em qualquer célula ovo enucleado deve executar um programa de desenvolvimento do embrião. Hoje, já sabemos que cerca de 15 000 genes participam da implementação do programa de embriogênese. O que acontece com eles depois, após o nascimento, em períodos de crescimento, maturidade e envelhecimento? A resposta a esta questão foi dada por Dolly, a ovelha: são preservadas. Utilizando os mais modernos métodos de pesquisa demonstraram que as células adultas núcleo estão economizando todos os códigos necessários para a formação das células estaminais embrionárias, camadas germinativas, da organogénese e de restrição de maturação (saída na diferenciação e especialização) linhas de células de mesenquimais, ecto, endo e origem mesodérmica . A clonagem terapêutica como uma tendência surgiu em fases muito precoces de desenvolvimento, o transplante de células e proporciona a totipotência retorno próprias células somáticas do doente para produzir material de enxerto geneticamente idênticos.

A descoberta de células-tronco começou "desde o fim", já que o termo introduzido em biologia e remédios por A. Maximov refere-se a células-tronco da medula óssea, que originam todos os elementos celulares maduros do sangue periférico. No entanto, as células estaminais hematopoiéticas, como células de todos os tecidos de um organismo adulto, também possuem um predecessor diferenciado. Uma fonte comum para absolutamente todas as células somáticas é a célula tronco embrionária. Note-se que os conceitos de "células-tronco embrionárias" e "células-tronco embrionárias" não são de modo algum idênticos. As células estaminais embrionárias foram isoladas por J. Thomson a partir da massa celular interna do blastocisto e transferidas para linhas celulares de longa duração. Somente essas células têm o fax "ESC". Leroy Stevens descobriu células estaminais embrionárias de ratos, descreveu-os como "células estaminais embrionárias pluripotentes", referindo-se à capacidade de se diferenciar em hESCs derivados de todas as três camadas germinais (ecto, meso e endoderma). Mas todas as células do embrião de estágios posteriores de desenvolvimento também são células-tronco, uma vez que dão origem a um grande número de células que formam o corpo de um adulto. Para defini-los, propomos o termo "células progenitoras embrionárias pluripotentes".

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Tipos de células-tronco

A espinha dorsal da classificação moderna de células estaminais com base no princípio da capacidade de separação (potência) dar origem a linhas de células, que é definido como toti-, plyuri-, multi-, poli-, bi- e unipotency. Totipotentes, i.e., a capacidade para reconstituir um organismo geneticamente programado como um todo, ter um (a massa celular interna do blastocisto) zigoto célula, blastómeros e de células estaminais embrionárias. Outro grupo de células totipotentes, que são formadas em termos posteriores de desenvolvimento embrionário, é representada por células herméticas primárias da zona sexual embrionária (tubérculos genitais). Pluripotência sob as quais a capacidade podimayut para se diferenciarem em células, de qualquer órgão ou tecido, caracterizado por as células embrionárias de três camadas germinais - ecto, meso e endoderma. Acredita-se que multipotentes, isto é, a capacidade para formar quaisquer células dentro de uma linha dedicada, característica de apenas dois tipos de células: as ditas células estaminais mesenquimais, que são formados na crista neural e são os precursores de todas as células de bases conjuntivos do corpo, incluindo as células gliais, bem como células estaminais hematopoiéticas hematopoiéticas, que originam todas as linhas de células sanguíneas. Além disso, as células estaminais bi- e unipotente isoladas, particularmente células progenitoras de mielóide, linfóides, monocítica e germes hematopoiéticas megacariocíticas. Células estaminais unipotente existência claramente comprovado pelo exemplo das células do fígado - a perda de uma parte considerável do tecido hepático é compensada por divisórias intensiva hepatócitos diferenciados poliplóides.

No desenvolvimento de todos os órgãos e tecidos são formadas como um resultado da proliferação e diferenciação da massa celular interna do blastocisto, que as células e são, em sentido estrito, células estaminais embrionárias totipotentes. Os primeiros estudos sobre o isolamento de células estaminais embrionárias foram realizadas Evans, que mostrou que blastocistos implantados no cérebro do rato, dar teratocarcinoma origem, qual as células com linhas de forma a clonagem de células estaminais embrionárias pluripotentes (o nome original das células - células de carcinoma embrionário ou abreviatura ECC - em atualmente não aplicável). Estes dados foram confirmados em vários outros estudos em que as células estaminais embrionárias foram obtidas cultivando células de blastocistos de camundongos e outros animais, bem como seres humanos.

Na literatura dos últimos anos, há mais e mais relatórios sobre a plasticidade das células-tronco, que são considerados não apenas como a capacidade do último para se diferenciar em diferentes tipos de células em diferentes estágios de desenvolvimento, mas também para sofrer desdiferenciação (transdiferenciação, retrodiferenciação). Ou seja, é possível, em princípio, devolver a célula diferencial somática ao estágio do desenvolvimento embrionário com recapitulação (retorno) de pluripotência e sua realização em uma diferenciação com a formação de células de um tipo diferente. É relatado, em particular, que as células estaminais hematopoiéticas são capazes de se transdiferenciar com a formação de hepatócitos, cardiomioblastos e endoteliocitos.

O debate científico como para a separação de células estaminais pela sua plasticidade continua, isto é, o transplante de células terminologia e glossário estão em processo de formação, que tem significado prático imediato, uma vez que é relativa à utilização de propriedades plásticas e a capacidade das células estaminais para se diferenciar em diferentes linhas de células estabelecidas a maioria dos métodos regenerativnoplasticheskoy medicina.

O número de publicações no campo dos problemas fundamentais e aplicados da medicina regenerativa e plástica está crescendo rapidamente. A gama de várias abordagens metodológicas voltadas para o uso mais ideal do potencial plástico regenerativo das células estaminais já foi delineada. As zonas de seus interesses vitais foram definidas por cardiologistas e endocrinologistas, neuropatologistas e neurocirurgiões, transplantologistas e hematologistas. As possibilidades de plástico de células-tronco procurar uma solução para os problemas urgentes oftalmologistas, médicos TB, pneumologistas, nefrologistas, oncologistas, geneticistas, pediatras, gastroenterologistas, internistas e pediatras, cirurgiões e ginecologistas-obstetras - todos os representantes da medicina moderna a esperança de obter a possibilidade de cura ainda é considerado uma doença fatal.

O transplante celular é outra "panaceia" de todos os males?

Esta questão surge corretamente entre todos os médicos e cientistas que são pensativos e analisam o estado atual da ciência médica. A situação é complicada pelo fato de que, de um lado do campo do confronto científico, há "conservadores saudáveis", por outro - "fanáticos doentes" de transplantação de células. Obviamente, a verdade, como sempre, está entre eles - em uma "terra sem homem". Sem tocar em questões de direito, ética, religião e moralidade, consideremos os prós e os contras das áreas indicadas de medicina regenerativa e plástica. A "brisa leve" dos primeiros relatórios científicos sobre as possibilidades terapêuticas dos CES já um ano depois de sua descoberta se transformar em "rajada de vento", rodando em 2003 no "tornado de informação". A primeira série de publicações dizia respeito ao cultivo de células estaminais embrionárias, sua multiplicação e diferenciação direta in vitro.

Descobriu-se que, para a reprodução ilimitada de células estaminais embrionárias em cultura, uma série de condições deve ser rigorosamente observada. Três fatores devem estar necessariamente presentes no ambiente condicionado: interleucina-6 (IL-6), fator de células-tronco (SCF) e fator leucosinibrante (LIF). Além disso, as células estaminais embrionárias devem ser cultivadas em um substrato (uma camada de células de alimentação) de fibroblastos embrionários e na presença de soro de vitelo fetal. Nessas condições, os ESCs cultivam clones e formam corpos embrionários - agregados de clones de suspensão de células globulares. A característica mais importante do clone ESC é que, na cultura, o corpo embrionário deixa de crescer quando acumulado no agregado 50-60, um máximo de 100 células. Durante este período, um estado de equilíbrio se ajusta - a taxa de divisão celular dentro do clone é igual à taxa de apoptose (morte celular programada) em sua periferia. Depois de alcançar um equilíbrio tão dinâmico, as células periféricas do corpo embrionário sofrem uma diferenciação espontânea (geralmente com a formação de saco de gema endodérmica, fragmento de angioblasto e endoteliocitos) com perda de totipotência. Portanto, para obter uma quantidade suficiente de massa celular totipotente, o corpo embrionário precisa ser desagregado semanalmente com um transplante de células-tronco embrionárias individuais para um novo meio nutriente, um processo bastante laborioso.

A descoberta de células estaminais embrionárias não deu uma resposta à questão do que exatamente e como lança programas de embriogênese codificados no DNA do zigoto. Ainda não está claro como o programa do genoma se desenrola no processo da vida humana. Ao mesmo tempo, o estudo de células estaminais embrionárias possibilitou desenvolver um conceito sobre os mecanismos para preservar a totalidade, multiplastia e multipotência das células estaminais no processo de sua divisão. A principal característica distintiva da célula-tronco é a capacidade de auto-reprodução. Isso significa que a célula-tronco, ao contrário da diferenciada, é dividida de forma assimétrica: uma das células filhas origina uma linha celular especializada e a segunda preserva a totalidade, plurio ou multipotência do genoma. Não ficou claro por que e como esse processo ocorre nos estágios iniciais da embriogênese, quando a massa celular interna separadora de blastocistos é totipotente e o gene ESC está em estado latente (adormecido, inibido). Se o processo de duplicação necessariamente precede a ativação e a expressão de todo um complexo de genes ao dividir uma célula comum, isso não acontece quando se divide o ESC. A resposta à pergunta "porquê" foi obtida após a descoberta de mRNA pré-existente (pré-mRNA) no ESC, alguns dos quais são formados em células foliculares e permanecem no citoplasma do óvulo e do cigoto. A segunda descoberta respondeu à pergunta "como": enzimas especiais, chamadas "editases", foram encontradas no ESC. Edithases desempenham três funções principais. Primeiro, eles fornecem uma leitura epigenética alternativa (sem envolvimento do genoma) e duplicação de pré-mRNA. Em segundo lugar, eles percebem o processo de ativação de pré-mRNA (splicing - excisão de intrões, ou seja, regiões inativas de RNA, que inibem o processo de síntese de proteínas no mRNA), após o que a montagem de moléculas de proteínas começa na célula. Em terceiro lugar, editases promovem a formação de mRNA secundário, que são os repressores dos mecanismos de expressão gênica, que preserva a densa embalagem de cromatina e o estado inativo dos genes. Os produtos de proteínas sintetizados em tais mRNAs secundários e chamados silenciadores de proteínas ou guardiões genômicos estão presentes em óvulos humanos.

É assim que o mecanismo para a formação de linhas celulares imortais de células estaminais embrionárias é hoje representado. Simplificando, o sinal para iniciar o programa de embriogênese, cujos estágios iniciais consistem na formação de massa celular totipotente, vem do citoplasma do ovo. Se, nesta fase, a massa celular interna do blastocisto, isto é, o ESC, é isolada de outros sinais regulatórios, o processo de auto-reprodução celular ocorre em um ciclo fechado sem o envolvimento dos genes do núcleo celular (epigenéticamente). Se fornecemos essa célula com material nutritivo e isolando-a de sinais externos que contribuam para a diferenciação da massa celular, ela irá compartilhar e se reproduzir infinitamente.

Os primeiros resultados das tentativas experimentais de usar células totipotentes para transplante foram muito impressionantes: a introdução de células estaminais embrionárias em tecidos de camundongos com imunossupressores enfraquecidos pelo sistema imune em 100% dos casos levou ao desenvolvimento de tumores. Entre as células neoplásicas a partir das quais o ESC originou, foram encontrados derivados diferenciados de material celular exógeno totipotente, em particular neurônios, mas o crescimento de teratocarcinoma reduziu o valor dos resultados obtidos em nada. Ao mesmo tempo, nas obras de L. Stevens, ESCs, introduzidas na cavidade abdominal, formaram grandes agregados nos quais músculos embrionários, coração, cabelo, pele, ossos, músculos e tecido nervoso foram formados fragmentariamente. (Cirurgiões que abriram cistos dermoides, esta imagem deve ser familiar). É interessante que as células de embrião-embrião de rato suspensas se comportem exatamente da mesma maneira: sua introdução em tecidos adultos de animais imunocomprometidos sempre causa a formação de teratocarcinomas. Mas se uma linha clara de ESC é isolada deste tumor e inserida na cavidade abdominal, então, novamente, são formadas derivadas somáticas especializadas de todas as três folhas embrionárias sem sinais de carcinogênese.

Assim, o próximo problema que precisava ser resolvido era a purificação do material celular a partir das impurezas de células indiferenciadas. No entanto, mesmo com uma eficiência muito elevada de diferenciação celular direcionada, até 20% das células da cultura mantêm seu potencial totipotente, o que in vivo, infelizmente, é realizado no crescimento tumoral. Outro "estilingue" da natureza - nas escalas das escalas de risco médico, a garantia de recuperação dos saldos do paciente com a garantia de sua morte.

A relação entre as células tumorais e o desenvolvimento mais avançado do que as células progenitoras pluripotentes embrionárias (EECC) é muito ambígua. Os resultados de nossos estudos mostraram que a administração de ESRP a vários tumores transplantados em ratos pode levar à desintegração do tecido tumoral (D), aumento rápido da massa tumoral (D), redução (E-3) ou não afeta o tamanho da necrose focal central espontânea Tecido neoplásico (I, K). É óbvio que o resultado da interação de EKPK e células tumorais é determinado pelo conjunto total de citoquinas e fatores de crescimento produzidos por eles in vivo.

Vale ressaltar que a célula tronco embrionária, que responde à carcinogênese para o contato com os tecidos de um organismo adulto, é perfeitamente assimilada com a massa celular do embrião, integrando-se a todos os órgãos do embrião. Tais quimeras, constituídas por células embrionárias intrínsecas e ESC doadoras, são chamadas de animais alófenos, embora, de fato, não sejam quimeras fenotípicas. A quimerização celular máxima ao introduzir ESC no embrião precoce sofre um sistema hematopoiético, pele, tecido nervoso, fígado e intestino delgado. São descritos casos de quimerização de órgãos genitais. A única zona intocável para a ESA foi a principal célula sexual.

Ou seja, o embrião armazena a informação genética de seus pais, que preserva a pureza e a continuação do gênero e da espécie.

Nas condições de bloqueio da divisão de células do embrião precoce com a ajuda da citocinase, a introdução de células estaminais embrionárias no blastocisto leva ao desenvolvimento do embrião, no qual as células germinais primárias, como todas as outras, foram formadas a partir de células-tronco embrionárias doadoras. Mas, neste caso, o próprio embrião é completamente doador, geneticamente estranho ao organismo da mãe substituta. Os mecanismos de um bloqueio tão natural da possibilidade potencial de misturar informações hereditárias próprias e estrangeiras ainda não foram esclarecidos. Pode assumir-se que, neste caso, um programa de apoptose é implementado, cujos determinantes ainda não são conhecidos.

Deve ser dada atenção ao fato de que a embriogênese de animais de diferentes espécies nunca é coordenada: quando o programa de organogênese do doador é implementado no corpo do embrião-receptor de células-tronco embrionárias xenogênicas, o embrião morre no útero e reabsorvido. Portanto, a existência de quimeras de rato, rato, vaca e rato-homem deve ser entendida como celular, mas não mosaico. Em outras palavras, quando um único mamífero é introduzido em um blastocisto de outra espécie, a progenitura da espécie materna sempre se desenvolve, em que, entre as próprias células de quase todos os órgãos, existem inclusões e, por vezes, aglomerados de unidades estruturais e funcionais que consistem em material geneticamente estrangeiro de derivados de ESK ". O termo" humanizado " naya porco "como designação de um certo monstro dotado de razão ou sinais externos de uma pessoa. Este é apenas um animal, parte das células do corpo do qual provêm dos porcos dos ESCs humanos injetados no blastocisto.

A perspectiva de usar células-tronco

Sabe-se há muito tempo que as doenças associadas à genopatologia das células das linhas hematopoiéticas e linfóides são muitas vezes eliminadas após o transplante alogênico de medula óssea. A substituição do próprio tecido hematopoiético por células geneticamente normais de um doador relacionado leva à recuperação parcial e, às vezes, completa do paciente. Entre as doenças genéticas que são tratados com transplante de medula óssea alogénica, deve notar-se síndrome, imunodeficiência combinada, agamaglobulinemia ligada ao X, granulomatose crónica, síndroma de Wiskott-Aldrich, doença de Gaucher e Harlera, adrenoleucodistrofia, leucodistrofia metacromática, anemia falciforme, talassemia, anemia Fanconi e AIDS. O principal problema na utilização de transplante de medula óssea alogénica no tratamento de doenças associadas com a selecção de HbA dador relacionado compatível, uma busca com sucesso que deve fazer uma média de 100.000 amostras foram tipificados tecido dador hematopoiéticas.

A terapia genética permite corrigir um defeito genético diretamente nas células hematopoiéticas do tronco do paciente. Teoricamente, a terapia genética oferece as mesmas vantagens no tratamento de doenças genéticas do sistema de hematopoiese, como transplante alogênico de medula óssea, mas sem todas as possíveis complicações imunológicas. No entanto, isso requer uma técnica que permita a transferência eficiente de um gene completo em células hematopoiéticas de tronco e mantém o nível necessário de sua expressão, que pode não ser muito alta em certos tipos de patologia hereditária. Neste caso, mesmo uma reposição insignificante do produto proteico de um gene deficiente produz um efeito clínico positivo. Em particular, com a hemofilia B, 10 a 20% do nível normal de fator IX é suficiente para restaurar o mecanismo interno de coagulação sanguínea. A modificação genética do material celular autólogo foi bem sucedida no hemiparkinsonismo experimental (destruição unilateral de neurônios dopaminérgicos). A transfecção de fibroblastos de embrião de rato com um vector retroviral contendo o gene fornecida a síntese de dopamina hidroxilase de tirosina no SNC: administração intracerebral fibroblastos transfectados reduzida drasticamente intensidade das manifestações clínicas de modelo experimental de doença de Parkinson em animais experimentais.

À medida que a utilização de células estaminais para terapia genética de doenças humanas colocou uma série de novos desafios para médicos e experimentadores. Aspectos problemáticos de terapia génica estão associados com o desenvolvimento de gene sistema de transporte seguro e eficiente para a célula alvo. Actualmente, a eficiência da transferência de genes em células de mamíferos grandes é muito baixa (1%). Metodicamente, este problema é resolvido de maneiras diferentes. Na transferência de genes in vitro é a transfecção de material genético em células de um paciente em cultura, e a sua subsequente de retorno ao doente. Esta abordagem deve ser considerada ideal quando se utiliza os genes introduzidos em células estaminais da medula óssea, uma vez que as células hematopoiéticas de métodos de transferência do organismo em cultura e traseira suficientemente bem desenvolvido. Na maioria dos casos, a transferência de genes em células hematopoiéticas in vitro são utilizados retrovi-camadas. No entanto, a maioria das células estaminais hematopoiéticas está em repouso, tornando-o difícil de transportar a informação genética usando retrovírus e requer novas formas de genes de transporte eficientes em células estaminais dormantnye. No momento em que tais métodos de transferência de genes, transfeco, micro-injecção directa de ADN em células, lipofecção, electroporação, "pistola de genes", uma ligação mecânica por meio de esferas de vidro, a transfecção de hepatócitos receptor-composto de ADN com asialoglicoproteínas, e administração em aerossol do transgene em células alveolares epitélio pulmonar. A eficiência de transferência de ADN por estes métodos é 10,0-0,01%. A palavra outro, dependendo do método de administração da informação genética, o sucesso pode ser esperado em 10 pacientes de 100, ou em um paciente de 10 pacientes com LLC. É óbvio que uma forma eficaz e, ao mesmo tempo, o método mais seguro para a transferência de genes terapêuticos tem ainda a ser desenvolvido.

Uma solução fundamentalmente diferente para o problema da rejeição de materiais célula alogénica no transplante de células, é a utilização de doses elevadas de células progenitoras pluripotentes embrionias para alcançar a homeostase antigénico de controlo de efeitos reinstalação do adulto (efeito Kukharchuk-Radchenko-Sirman), cuja essência está na indução da tolerância imunológica através da criação de uma nova imunocompetente base de células enquanto reprogramam o sistema de controle doméstico antigênico estase. Após a administração de grandes doses de EPPK, estes últimos são fixados nos tecidos do timo e da medula óssea. No timo, a EPPK sob a influência de um microambiente específico diferencia-se em células dendríticas, interdigitais e elementos epiteliais-estromais. Durante EPPK diferenciação no timo do receptor, juntamente com as próprias moléculas do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) expressas moléculas do MHC que são geneticamente determinado em células do dador, i.e., que é definida uma dupla moléculas MHC padrão em que se realiza uma selecção positiva e negativa de T-linfócitos.

Assim, a renovação da ligação efetora do sistema imunológico do organismo receptor ocorre de acordo com os mecanismos conhecidos de seleção positiva e negativa de linfócitos T, mas através de um duplo padrão de moléculas de receptor de MHC e EDCM de doador.

Reprogramação do sistema imunitário por EPPK não só permite que a transplantação de células, sem utilização mais prolongada de fármacos imunossupressores, mas também abre-se completamente novas perspectivas para o tratamento de doenças auto-imunes, bem como proporciona um ponto de apoio para o desenvolvimento de novas ideias sobre o processo de envelhecimento humano. Para entender os mecanismos do envelhecimento, propusemos uma teoria do esgotamento dos espaços do tronco do corpo. De acordo com a posição básica da teoria, o envelhecimento é um espaço-tronco redução permanente organismo, pelo que se entende uma piscina de regionais ( "adulto"), as células-tronco (mesenquimais, neuronais, células-tronco hematopoiéticas, células progenitoras da pele, trato digestivo, epitélio endócrino, células de pigmento ciliar dobras, etc.), reabastecendo a perda celular do tecido correspondente no processo de remodelação corporal. A remodelação de um organismo é uma atualização da composição celular de todos os tecidos e órgãos à custa das células dos espaços do caule, que continua ao longo da vida de um organismo multicelular. O número de células nos espaços do caule é determinado geneticamente, o que determina o tamanho limitado (potencial proliferativo) de cada espaço do caule. Por sua vez, as dimensões dos espaços da haste determinam a taxa de envelhecimento dos órgãos, tecidos e sistemas corporais individuais. Após a exaustão de células estaminais espaços de reserva intensidade e taxa de envelhecimento de um organismo multicelular determinada pelos mecanismos de envelhecimento células somáticas diferenciado dentro do limite de Hayflick.

Conseqüentemente, no estágio de ontogenia pós-natal, a expansão dos espaços de haste não só pode aumentar significativamente a duração, mas também melhorar a qualidade de vida, restaurando o potencial de remodelação do corpo. A extensão dos espaços de haste pode ser conseguida através da administração de grandes doses de células progenitoras pluripotentes embrionárias alogênicas, desde que o sistema imunológico do receptor seja simultaneamente reprogramado, o que, no experimento, aumenta substancialmente a vida útil dos ratos idosos. 

A teoria do esgotamento dos espaços do caule pode mudar os conceitos existentes não apenas sobre os mecanismos do envelhecimento, mas também sobre a doença, bem como sobre as conseqüências do seu tratamento médico-citotóxico. Em particular, a doença pode se desenvolver como resultado da patologia das células em espaços de haste (oncopatologia). O esgotamento da reserva de células estaminais mesenquimais interrompe os processos de remodelação do tecido conjuntivo, o que leva ao aparecimento de sinais externos de idade avançada (rugas, flacidez da pele, celulite). O esgotamento da reserva de tronco de células endoteliais provoca o desenvolvimento de hipertensão arterial e aterosclerose. Inicialmente, o pequeno tamanho do espaço do caule do timo determina sua involução da idade permanente precoce. O envelhecimento prematuro é uma conseqüência da redução patológica inicial no tamanho de todos os espaços do tronco do corpo. A estimulação farmacológica e não farmacológica das reservas de células estaminais melhora a qualidade de vida, reduzindo sua duração, pois reduz o tamanho dos espaços do caule. A baixa eficácia dos geroprotectores modernos é devido ao seu efeito protetor sobre o envelhecimento da célula somática diferenciada e não nos espaços do tronco do corpo.

Em conclusão, mais uma vez, notamos que a medicina plasmática regenerativa é uma nova direção no tratamento de doenças humanas, com base no uso do potencial plasmático regenerativo das células estaminais. Neste caso, a plasticidade significa a capacidade de células-tronco exógenas ou endógenas a serem implantadas e dar origem a novos brotos celulares especializados em áreas de tecido danificado do organismo doente. O objetivo da medicina regenerativa e plasmática é o incurável até hoje doenças fatais da pessoa, patologia hereditária, doenças em que os métodos de medicina tradicional alcançam apenas um efeito sintomático, bem como defeitos anatômicos do corpo, cuja restauração é direcionada à cirurgia reconstrutiva regenerativa de plástico. As primeiras tentativas de recriar órgãos funcionais e de pleno direito de células-tronco, em nossa opinião, é muito cedo para criar uma área separada de medicina prática. O sujeito da medicina regenerativa e plástica são células-tronco, que, dependendo da fonte de sua produção, possuem um potencial de plástico regenerativo diferente. A metodologia da medicina regenerativa-plástica baseia-se no transplante de células-tronco ou seus derivados.